Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Formulation studies for eliminating saliva carcinogenic acetaldehyde with L-cysteine containing chewing gum

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, farmasian tiedekunta fi
dc.contributor Helsingfors universitet, farmaceutiska fakulteten sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Biofarmasian ja farmakokinetiikan osasto en
dc.contributor.author Kartal-Hodzic, Alma fi
dc.date.accessioned 2012-11-23T09:33:03Z
dc.date.available 2012-12-05 fi
dc.date.available 2012-11-23T09:33:03Z
dc.date.issued 2012-12-15 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-952-10-8424-9 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/37621
dc.description.abstract Tobacco smoke is a major risk factor for the development of cancers in the upper parts of gastrointestinal tract. It has been estimated that the risk of oral cancer among smokers is 7 10 times higher than for never-smokers. Acetaldehyde is formed during the tobacco smoking burning process and may be one of the most toxic compounds in tobacco smoke. According to the International Agency for Research on Cancer (IARC), in 2004 acetaldehyde was classified as a possible carcinogen in humans (Group 2B). In 2009, acetaldehyde was classified in Group 1, as a carcinogen to humans. A non-essential-amino acid such as L-cysteine, is able to bind acetaldehyde and form 2-methylthiziolidine-4-carboxylic acid (MTCA). The general aim of this study was to through formulation studies to explore the ability of L-cysteine to eliminate carcinogenic acetaldehyde present in saliva. In addition, the aim was to develop user-friendly L-cysteine containing chewing gum to reduce acetaldehyde formed during tobacco smoking. The main variables were the chemical form of L-cysteine used (L-cysteine or L-cysteine hydrochloride) and the chewing gum preparation method (traditional and novel direct compression method). Furthermore, the aim was to obtain more information on the optimal formulation properties, using approaches such as stability studies and possible interactions between cysteine and used excipients. Caco-2 cell lines were used to access the ability of L-cysteine and MTCA to absorb from the gastrointestinal tract. A computational model was developed to analyse the effects of different physiological factors and effect of formulation parameters on tobacco smoke acetaldehyde. The combined results of these studies suggested that tobacco smoke carcinogenic acetaldehyde can be successfully eliminated with prepared L-cysteine chewing gums. Compared to the traditional manufacturing process the directly compressed gum formulation can offer an alternative method to traditional chewing gum production. Due to the slower dissolution rate, better compatibility with excipients, and better stability under higher temperature and humidity, L-cysteine as a free base is a better candidate for chewing gum formulation than cysteine hydrochloride. The Caco-2 permeability studies indicate no significant risk of the locally administered L-cysteine being absorbed before binding to acetaldehyde. Permeability results also indicated that MTCA is not absorbed locally from the gastrointestinal tract, which reduces the risk of systemic effects. An MTT assay, a widely used cytotoxicity test, demonstrated that neither L-cysteine nor MTCA was toxic to the Caco-2 cells. A computational model that was developed was able to show how sensitive acetaldehyde is to changes in the amount of L-cysteine as well as in saliva excretion rates. The model can be used as a tool for the prediction of drug amount and the local effect in the mouth of water-soluble compounds, such as L-cysteine. In conclusion, elimination of acetaldehyde, not only carcinogen, but also agent which possibly increases the addictive potential of tobacco, might help in the fight against smoking and make smoking cessation programs more efficient. L-cysteine, a non-essential amino acid, is able to prevent the harmful effects of acetaldehyde by binding acetaldehyde and forming MTCA. It should be kept in mind that acetaldehyde elimination does not make smoking completely harmless and tobacco smoke contains other carcinogens and addictives. The best way to protect from tobacco induced diseases is to refrain from smoking. However, besides the fact that most smokers want to quit but most attempts fail and since tobacco smoke contains many carcinogenic compounds, in the future, developed computational models can offer a new view in eliminating or reducing not only one toxic compound from tobacco smoke but also many other compounds using only one formulation containing various active compounds. en
dc.description.abstract Asetaldehydiä syntyy tupakoidessa, ja se on yksi tupakansavun toksisimmista yhdisteistä. Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (International Agency for Research on Cancer, IARC) totesi vuonna 2009, että asetaldehydi on I-luokan karsinogeeni eli ihmiselle syöpää aiheuttava aine. Tätä ennen asetaldehydi oli luokitettu ryhmään 2B-ihmiselle mahdollisesti karsinogeeninen aine. Eräissä tutkimuksissa on saatu viitteitä siitä, että tupakansavun asetaldehydillä on nikotiinin riippuvuutta vahvistava vaikutus. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli kehittää käyttäjäystävällinen lääkepurukumivalmiste, jolla kemiallisesti sidotaan tupakasta syntyvä asetaldehydi L-kysteiinin avulla. L-kysteiini on toksiton monoaminohappo, joka reagoi kovalentisti asetaldehydin kanssa muodostaen 2-metyylidiatsolidiini-4-karboksyylihappoa (MTCA). Näin ehkäistään asetaldehydin karsinogeeninen vaikutus ruoansulatuskanavassa. Tärkeimmät muuttujat tässä tutkimuksessa olivat L-kysteiinin kemiallinen muoto (L-kysteiini/L-kysteiini-hydrokloridi) ja purukumin valmistusmenetelmä (perinteinen/suorapuristus menetelmä). Lisäksi tavoitteena oli saada lisää tietoa lääkemuodon säilyvyydestä, kuten myös yhteensopivuudesta vaikuttavan aineen ja koostumuksessa käytettävien apuaineiden kanssa. L-kysteiinin ja MTCA:n läpäisevyyttä tutkittiin CaCo-2 soluviljelmien avulla. Tietokonemalli rakennettiin mallintamaan eri muuttajien vaikutusta tupakoinnin aikana muodostuvaan asetaldehydiin. Tutkimustulokset osoittivat, että L-kysteiiniä sisältävällä purukumilla, voidaan poistaa lähes kokonaan tupakoinnin yhteydessä sylkeen muodostuva asetaldehydi. Caco-2 solulinjalla tehdyt läpäisevyystutkimukset osoittivat, että sekä L-kysteiini että MTCA eivät imeydy merkittävästi mahasta. Näin voidaan olettaa, että systeemihaittavaikutusten riski on pieni. Rakennetulla tietokonemallilla osoitettiin miten herkkä asetaldehydi on L-kysteiinin määrille ja syljen erityksen muutoksille. Mallia voidaan käyttää välineenä ennustamaan lääkeaineen määrää ja vesiliukoisten yhdisteiden, kuten L-kysteiini, paikallista vaikutusta suussa. Karsinogeenisen asetaldehydin poistaminen L-kysteiiniä sisältävien valmisteiden avulla samalla mahdollisesti vähentäisi myös nikotiinin riippuvuutta tehostavan aineen vaikutusta. Tämä auttaisi taistelussa tupakointia vastaan. On kuitenkin pidettävä mielessä, että asetaldehydin poistaminen ei tee tupakoinnista täysin vaaratonta ja tupakansavu sisältää myös monia muita karsinogeenisia ja riippuvuutta aiheuttavia aineita. Paras tapa suojautua tupakoinnin aiheuttamista sairauksista on pidättyä tupakoinnista. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-952-10-8423-2 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject biofarmasia fi
dc.title Formulation studies for eliminating saliva carcinogenic acetaldehyde with L-cysteine containing chewing gum en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.opn Heinämäki, Jyrki fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
Dissertation_Kartal_Hodzic.pdf 319.8Kb PDF View/Open
This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account